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Motores con doble sobrealimentación

Indice artículos

 

Introducción
El uso del turbocompresor en los motores de gasolina tiene el inconveniente de que a bajas r.p.m. apenas aporta sobrealimentación. Se necesita de un sistema que sirva tanto para bajas como para altas r.p.m.. El uso de unidades de turbocompresor con geometría variable (VTG), no sirve para motores de gasolina, ya que la temperatura de los gases de escape de los motores de gasolina es tan alta que deteriora los materiales que forman el mecanismo de la geometría variable. Así que el uso de este tipo de turbocompresor esta descartado. La otra solución era utilizar una unidad de turbocompresor de tamaño reducido, con este se consigue que se empiece la sobrealimentación desde bajas r.p.m. del motor. Pero tiene el inconveniente de que altas r.p.m. no sobrealimenta lo suficiente.
Por las razones anteriores el uso de un turbocompresor no es suficiente, si se quiere conseguir una potenciación del motor tanto a bajas r.p.m. como a altas. Una solución que se ha venido estudiando desde hace tiempo es el uso de dos sobrealimentadores colocados uno detrás el otro.

El sistema biturbo de turbos hermanados o escalonados fue desarrollado por los ingenieros resultantes del departamento deportivo de la marca de automóviles Opel OPC (Opel Performance Center). Basta con considerar las presiones efectivas alcanzados para darse cuenta del enorme potencial del motor equipado con dos turbos escalonados. Mientras que las versiones Diesel sobrealimentadas clásicas funcionan a presiones incluidas entre 1,7 y 1,9 bares, el motor de 1,9 L de dos tubos escalonados llega a presiones efectivas de 2,6 bares. Esta presión tiene una influencia directa sobre la potencia del motor: cuanto más alta es la cifra mayor es la potencia desarrollada por el motor. Para que se pueda utilizar la técnica de los turbos escalonados, es necesario que el bloque motor sea especialmente robusto y que pueda resistir presiones enormes, incluso después de un fuerte kilometraje.

 

Motor TSI
Ahora ha sido otra marca de automóviles la que se ha arriesgado y apostado por la tecnología novedosa que combina la acción de un turbocompresor y un compresor volumétrico de alta velocidad y conexión/desconexión automática. La combinación de un turbocompresor y un compresor volumétrico, desarrolla el mismo par motor que una mecánica de aspiración de mayor cilindrada, obteniendo al tiempo unos valores de consumo más bajos, de alrededor de un 20 por ciento menos de combustible. El motor TSi de 1.4 litros desarrollado por Volkswagen entrega una potencia específica de 121 CV por litro, lo que supone un valor no igualado en un motor de cuatro cilindros con tan baja cilindrada total producido en serie.

El compresor y el turbocompresor están conectados en serie, una mariposa de regulación distribuye el aire de admisión entre el turbocompresor o el compresor según los parámetros de funcionamiento. La mariposa de regulación se abre cuando el turbocompresor está funcionando solo. En este caso, el aire sigue el camino habitual de los motores turbo convencionales, a través del intercooler frontal y la válvula de mariposa hacia el colector de admisión.
El compresor actúa desde ralentí y deja de actuar al llegar a 3.500 r.p.m.. El turbo entra a 2.400 r.p.m. y a partir de las 3.500 r.p.m. actúa ya completamente sólo hasta el corte de inyección.
La presión de inyección máxima se incrementa hasta 150 bares con el fin de obtener esta amplia gama de flujo transversal. Asimismo, la tecnología TSI hizo posible lograr una relación de compresión de 10:1, una cifra alta en motores sobrealimentados ya que anteriormente los motores que utilizaban turbos, difícilmente superaban relaciones de compresión superior a 8,5:1.

Con el nuevo motor TSI de 1.4 litros y 170 CV, el grupo VAG ha dado un paso adelante en el desarrollo lógico de su tecnología FSI (inyección directa de gasolina).

Características técnicas:

 

 

Letras distintivas del motor
BMY
BLG
Arquitectura Motor
de 4 cilindros en línea
de 4 cilindros en línea
Cilindrada
1390
1390
Diámetro de cilindros
76,5
76,5
Carrera
75,6
75,6
Válvulas por cilindro
4
4
Relación de compresión
10:1
10:1
Potencia máx.
103 kW/140 CV a 6.000 rpm
125 kW/170 CV a 6.000 rpm
Par máx.
220 Nm a 1.500 a 4.000 rpm
240 Nm a 1.750 a 4.500 rpm
Gestión del motor Bosch Motronic
Bosch Motronic MED 9.5.10
Bosch Motronic MED 9.5.10
Combustible
Súper sin plomo de 95 octanos
Súper Plus de 98 octanos (Súper sin plomo de 95 octanos aceptando un consumo de combustible un poco mayor
y una leve reducción de par a regímenes bajos)
Tratamiento de gases de escape
Catalizador principal,
regulación lambda
Catalizador principal,
regulación lambda
Normativa sobre emisiones de escape
EU 4
EU 4

Las diferencias de potencia y par entre ambos motores se establecen por software. La parte mecánica es idéntica en ambos.

 

Curva característica par-potencia (para el motor TSI de 170 CV).

Un par motor de 200 Nm está disponible desde sólo 1.250 r.p.m., y así hasta los 6.000 r.p.m. después

 

Accionamiento de compresor y componentes auxiliares por correa poli-V
El motor TSI 1.4 l dispone de dos correas poli-V.

 

 

Accionamiento de la distribución por cadena
Los árboles de levas y también la bomba de aceite se impulsan respectivamente por medio de un accionamiento de cadena con su origen en el cigüeñal y que funciona sin mantenimiento.

Accionamiento de los árboles de levas
El accionamiento de cadena ha sido optimizado en virtud del mayor nivel de solicitaciones a que se somete. La cadena dentada lleva pernos templados y unos eslabones de mayor resistencia, que fueron adaptados a las fuerzas de la cadena. El tensado de la cadena dentada se realiza por medio de un tensor hidráulico.

Reglaje de distribución variable
El reglaje continuo de distribución variable para el árbol de levas de admisión se lleva a cabo con ayuda de un variador celular de paletas que trabaja en función de la carga y el régimen. El margen de reglaje máximo es de 40° ángulo del cigüeñal.

El reglaje de distribución variable conduce a:


Accionamiento de la bomba de aceite
Como optimización acústica para el accionamiento de la bomba de aceite se implanta una cadena dentada con un paso de 8 mm. El tensado corre a cargo de un tensor sujeto a fuerza de muelle.

Culata y mando de válvulas
Para afrontar las cargas más intensas y las mayores temperaturas de los gases de escape se han introducido modificaciones en el mando de válvulas.

Carcasa de los árboles de levas
En la carcasa se montan los árboles de levas alojados en tres apoyos. Su juego axial se limita por medio de los sombreretes de cierre y la propia carcasa.
La bomba de combustible a alta presión va atornillada a la carcasa de los árboles de levas. Se impulsa por medio de una leva doble en el árbol de admisión.
Debido a las mayores presiones de inyección y a la mayor cantidad de combustible que se debe dosificar en comparación con los motores FSI actuales ha
aumentado la carrera de la bomba de 5 a 5,7 mm.
Las fricciones se reducen por medio de un empujador de rodillo instalado entre la bomba de combustible a alta presión y el árbol de levas, reduciéndose a la
mitad el par de accionamiento necesario para la bomba de combustible a alta presión.



Motor características
En el motor se han efectuado ciertas modificaciones, debido a que las fuerzas que intervienen en el motor TSI de 1.4 l son muy superiores a la de los motores FSI precedentes.

Pistones
Los pistones son de una fundición a presión de aluminio. En la cabeza se encuentra integrada la cámara de combustión con un borde de flujo. Esto conduce a
una turbulencia intensa del aire aspirado, lo cual se traduce en una formación de la mezcla muy adecuada.
El lado del pistón que mira hacia el escape va dotado de una refrigeración específica. Los dispersores abren a 2,0 bares.
La fricción del pistón ensamblado ha sido reducida mediante un recubrimiento de grafito en la falda y un juego de deslizamiento 55 µm más grande. El diámetro de los bulones ha crecido de 17 a 19 mm en consideración de la alta presión del encendido.

Cigüeñal
El cigüeñal es una versión forjada de acero con una mayor rigidez que los cigüeñales de fundición en el. Esto conduce principalmente a un menor nivel de emisiones sonoras del motor.

 

Funcionamiento del motor TSI
La idea fundamental del desarrollo de los motores TSi es la utilización de un compresor volumétrico para generar potencia a bajas revoluciones y un turbocompresor para generar potencia a altas.

El compresor cuyo funcionamiento esta basado en el principio "Roots". Una característica de este tipo de compresores es su capacidad para mantener el giro cuando se produce un cambio de marchas. El compresor es accionado mecánicamente por el cigüeñal del motor mediante una correa que mueve entre otros dispositivos, la bomba de agua, que forma conjunto con el embrague magnético que conecta o desconecta la transmisión de movimiento al compresor.

Ventajas:

Desventajas:

El turbocompresor es una unidad estándar como las utilizadas en otras mecánicas, con su válvula de descarga (wastegate) para controlar su velocidad.

Ventajas:

Desventajas:

 

Esquema general del sistema de aspiración y escape del motor TSI
El aire exterior es aspirado a través del filtro. La posición de la mariposa de regulación determina si ha de fluir aire exterior a través del compresor y/o directamente a través del turbocompresor de escape.
El aire exterior pasa del turbocompresor de escape a través del intercooler y la mariposa de estrangulación hacia el colector de admisión.

 

Márgenes de trabajo de los componentes de sobrealimentación
En la gráfica inferior se muestran los márgenes de trabajo del compresor mecánico y del turbocompresor de escape. Según la intensidad del par solicitado, la unidad de control del motor decide si se ha de generar presión de sobrealimentación y, en caso afirmativo, decide sobre la magnitud en que esto ha de suceder. El turbocompresor de escape trabaja en todos los márgenes representados en color. Sin embargo, la energía contenida en los gases de escape a régimen bajo no resulta suficiente para generar con ella sola la presión de sobrealimentación requerida.

Funcionamiento de la sobrealimentacion
En función de la carga y el régimen de revoluciones, la unidad de control del motor calcula el modo en que la cantidad de aire exterior debe llegar a los cilindros para generar el par solicitado. Decide a este respecto si el turbocompresor está en condiciones de generar solo la presión de sobrealimentación necesaria o si se tiene que conectar subsidiariamente el compresor.

 

 

 

Accionamiento del compresor
El compresor se conecta y desconecta en función de las necesidades y se impulsa por medio de un accionamiento auxiliar a partir de la bomba de líquido refrigerante. El accionamiento auxiliar se conecta a través de un acoplamiento electromagnético instalado en el módulo de la bomba de líquido refrigerante y que trabaja sin mantenimiento. Las relaciones de transmisión desde la polea del cigüeñal hasta la polea del compresor, así como la relación de transmisión interna del compresor hace que éste gire a una velocidad 5 veces superior a la del cigüeñal. El régimen máximo del compresor es de 17.500 r.p.m..
Nota: no se debe abrir el compresor. La cámara que contiene el engranaje de transmisión y la etapa de sincronización va cargada con aceite. Se trata de una carga de aceite permanente.


El compresor, cuya relación de giro respecto al cigüeñal es de 5/1, entrega una presión de sobrealimentación de 1,8 bar justo por encima del régimen de ralentí.

Funcionamiento
Ambos rotores del compresor están diseñados de modo que, al girar, produzcan un crecimiento del espacio por el lado aspirante. Esto hace que se aspire aire exterior y sea transportado por los rotores hacia el lado de bombeo del compresor. Por el lado de bombeo disminuye por su parte el espacio entre los rotores. El aire es bombeado hacia el turbocompresor de escape.
La presión de sobrealimentación del compresor se regula a través de la posición de la mariposa de regulación. Si se encuentra cerrada, el compresor genera la presión de sobrealimentación máxima a este régimen. El aire exterior comprimido es bombeado hacia el turbocompresor de escape. La mariposa de regulación abre un poco si la presión de sobrealimentación resulta excesiva.
Ahora pasa una parte del aire exterior hacia el turbocompresor de escape y la parte restante se conduce hacia el lado aspirante del compresor a través de la mariposa de regulación parcialmente abierta.
La presión de sobrealimentación desciende. En el lado aspirante se admite nuevamente aire y se comprime. Con ello se alivia la carga el compresor y desciende la potencia requerida por éste para su accionamiento. La presión de sobrealimentación se mide a través del sensor de presión en el colector de admisión (compresor).

 

El Turbocompresor
El turbocompresor de escape forma conjunto en un bloque con el colector de escape. Debido a las temperaturas prevalecientes en los gases de escape, ambos componentes están fabricados en un acero de fundición resistente a muy altas temperaturas.
Para proteger los cojinetes del eje contra efectos de temperaturas excesivas se integra el turbocompresor en el circuito de refrigeración. Una bomba de recirculación
se encarga de evitar fenómenos de sobrecalentamiento en el turbocompresor durante hasta 15 minutos después de la parada del motor. Con ello se evita la generación de burbujas de vapor en el sistema de refrigeración.
Los cojinetes del eje están conectados al circuito de aceite para su lubricación.
El módulo turbocompresor de escape abarca asimismo la electroválvula de recirculación de aire para turbocompresor y un depresor para limitación de la presión de sobrealimentación con la válvula de descarga.

 

Intercooler
En el motor TSI se implanta un intercooler aire/aire. Eso significa, que el aire de sobrealimentación fluye a través de un radiador y cede allí su calor a las aletas de aluminio. Estas son refrigeradas a su vez por el aire del entorno.
Una vez que el aire aspirado ha pasado por el turbocompresor se calienta mucho. Principalmente es calentado por el proceso de compresión, pero también por el turbocompresor muy caliente, alcanzando hasta 200 °C. Esto hace que el aire tenga una menor densidad, por lo cual entraría una menor cantidad de oxígeno al cilindro. Con la refrigeración a temperaturas un poco por encima de las del entorno, la densidad aumenta y se alimenta más oxígeno a los cilindros.
Con la refrigeración desciende asimismo la tendencia al picado y se generan menos óxidos nítricos.

 

Sistema de combustible regulado en función de las necesidades
El sistema de inyección del motor FSI consigue que la bomba eléctrica de combustible como la bomba de alta presión solamente elevan
la cantidad de combustible justa que necesita el motor en cada momento. Con ello se reduce la potencia absorbida por las bombas de combustible.
En virtud de que la unidad de control del motor (ECU) verifica la excitación de la electrobomba de combustible se ha podido anular el sensor de baja presión del combustible. En cada ciclo de conducción se estrangula una vez la cantidad bombeada por la electrobomba de combustible hasta que en el sistema de alta
presión ya no se pueda mantener una presión específica. La unidad de control del motor compara entonces la señal PWM (modulada en anchura de los impulsos) para la excitación de bomba eléctrica de combustible con la señal PWM que tiene programada. Si existen diferencias se adapta la señal en la unidad de control del motor.

 

Sistema de escape
La depuración de los gases de escape se efectúa en un catalizador de tres vías. El tubo de unión entre el turbocompresor y el catalizador lleva un aislamiento por abertura espaciadora para conseguir un caldeo rápido del catalizador a pesar de las pérdidas de calor provocadas por el turbocompresor de escape.
La sonda lambda ante el catalizador es una versión de señales a saltos. Se implanta en el embudo de entrada al catalizador de tres vías cercano al motor. Con esta configuración, todos los cilindros le aplican los gases de escape de un modo uniforme. Al mismo tiempo se consigue un arranque más rápido de la regulación lambda.

 

Anulación de la recirculación externa de los gases de escape (EGR)
En los motores TSI se ha suprimido la recirculación externa de los gases de escape (EGR). Debido a la presencia de los componentes de sobrealimentación, las fases en las que el motor trabaja con una versión netamente atmosférica son sumamente reducidas.
Esto, sin embargo, es necesario para aspirar los gases de escape. El margen de la familia de características con recirculación externa de gases de escape sería demasiado estrecho y la reducción del consumo de combustible que se podría obtener desestrangulando la válvula de mariposa un poco más abierta, sería insignificante en comparación con el consumo total.



Estructura de la gestión electrónica del motor
La unidad de control del motor (ECU) recibe información de los sensores situados en diferentes puntos vitales del motor. Una vez procesada esta información y a partir del programa memorizado en la unidad, se transmiten las señales de salida que activan los diferentes actuadores del motor.

 

Interconexión de unidades de control a través de CAN-Bus
El esquema representado más abajo muestra las unidades de control con las que se comunica e intercambia datos la unidad de control del motor (ECU) a través del CAN-Bus.
Así p. ej., la unidad de control del cuadro de instrumentos recibe a través del CAN-Bus la información sobre la presión de sobrealimentación momentánea, procedente de la unidad de control del motor. Esta información se utiliza para visualizar la presión de sobrealimentación.





Unidad de control del motor

La gestión del motor esta controlada por la unidad denominada Bosch Motronic MED 9.5.10.
Las funciones adicionales que se han agregado en comparación con las unidades de motor FSI 1.6 l / 85 kW son p. ej. la regulación de la presión de sobrealimentación, un programa de conducción en invierno, la gestión de una bomba de circulación y la regulación de la sonda lambda de señales a saltos.
Los modos operativos son el homogéneo y el de calefacción de catalizador por inyección doble.

Las averías de relevancia que indican los gases de escape se visualizan con ayuda del testigo de aviso para gases de escape "K83" y los fallos de funcionamiento en el sistema se visualizan con el testigo de avería para acelerador electrónico "K132".

Nota: como protección para el embrague la unidad de control limita el régimen del motor a unas 4.000 r.p.m. al estar el vehículo parado

Regulación de la presión de sobrealimentación
Una función nueva en la gestión del motor es la regulación de la presión de sobrealimentación. El gráfico inferior muestra las presiones de los componentes de sobrealimentación a plena carga.
A medida que aumenta el régimen sube la presión de sobrealimentación por parte del turbocompresor de escape y resulta posible bajar la regulación del compresor.
De esa forma, este último requiere una menor potencia de accionamiento por parte del motor.
El compresor ya alimenta a regímenes bajos una gran cantidad de aire. De ese modo se tiene disponible un caudal intenso de la masa de gases de escape que se
alimenta a la turbina del turbocompresor. Esto permite generar desde regímenes inferiores la presión de sobrealimentación que se necesita, a diferencia de lo que sucede en un motor netamente turboalimentado. El turbocompresor es "empujado" básicamente por el compresor en esa fase.

 

Sensores

Sensor de presión en el colector de admisión del aire aspirado con sensor de temperatura aspirado
Este sensor combinado va atornillado en el colector de admisión en material plástico. Mide la presión y la temperatura en el colector de admisión.

Aplicaciones de la señal
Con ayuda de estas señales y de la señal de régimen, la unidad de control del motor calcula la masa de aire aspirada.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal se emplea como señal supletoria la posición de la válvula de mariposa y la temperatura del sensor de temperatura del aire aspirado. El turbocompresor ya sólo es operativo de forma controlada.
Si se averían más sensores puede suceder que se desactive el compresor.

 

Sensor de presión en el colector de admisión temperatura del aire aspirado (compresor) con sensor de temperatura aspirado
Este sensor combinado se atornilla detrás del compresor o bien detrás de la unidad de mando de la mariposa de regulación en el manguito de admisión.
Mide en esa zona la presión y la temperatura aire aspirado.

Aplicaciones de la señal
Con estas señales se lleva a cabo la regulación de la presión de sobrealimentación para el compresor a través de la unidad de mando de la mariposa de regulación. La señal del sensor de temperatura del aire aspirado se utiliza al mismo tiempo para la protección de componentes contra efectos de temperaturas excesivas. A partir de una temperatura de 130 °C se reduce la potencia del compresor.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor combinado deja de ser posible regular la presión de sobrealimentación del compresor. El sistema ya no permite el funcionamiento del compresor y el turbocompresor ya sólo es operativo de forma controlada. La entrega de potencia del motor se reduce importantemente en la gama de regímenes inferiores.

 

Sensor de presión de sobrealimentación aire aspirado 2 con sensor de temperatura de aire aspirado
Este sensor combinado va atornillado muy cerca ante la unidad de mando de la mariposa de estrangulación en el tubo de sobrealimentación. Mide en esa zona la presión y la temperatura.

Aplicaciones de la señal
La señal del sensor de presión de sobrealimentación se utiliza en la unidad de control del motor para regular la presión suministrada por el turbocompresor de escape, gestionando para ello la electroválvula limitadora de la presión de sobrealimentación.
Con la señal del sensor de temperatura del aire aspirado se calcula un valor corrección para la presión de sobrealimentación. Con ello se considera la influencia de la temperatura sobre la densidad del aire de sobrealimentación.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor, el turbocompresor ya sólo funciona de forma controlada. Si se averían otros sensores más puede suceder que se desactive también el compresor.



Sensor de presión atmosférica

El sensor va integrado en la unidad de control del motor y se encarga de medir la presión atmosférica.

Aplicaciones de la señal
La presión atmosférica se utiliza como valor de corrección para regular la presión de sobrealimentación, porque la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altitud.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor de presión del entorno el turbocompresor ya sólo funciona de forma controlada. Pueden producirse mayores emisiones y una caída de potencia.

 

Sensor de régimen del motor
El sensor de régimen del motor va fijado al bloque. Explora una rueda generatriz de impulsos instalada en la brida de estanqueidad del cigüeñal. Con ayuda de estas señales, la unidad de control del motor detecta el régimen de revoluciones del motor y, en acción conjunta con las señales del sensor Hall, detecta la posición relativa del cigüeñal con respecto al árbol de levas.

Aplicaciones de la señal
Con esta señal se determina el momento calculado para la inyección, la duración de la inyección y el momento de encendido. Asimismo se utiliza para el reglaje de distribución variable.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor, el motor deja de funcionar y tampoco es posible arrancarlo.



Sensor Hall
El sensor Hall se encuentra por el lado del volante de inercia, fijado a la carcasa de los árboles de levas por encima del árbol de admisión. Explora cuatro dientes de fundición que lleva el árbol de levas de admisión.

Aplicaciones de la señal
Con sus señales y con las del sensor de régimen del motor se detecta el PMS de encendido en el primer cilindro y la posición del árbol de levas de admisión.
Las señales se utilizan para determinar el momento de la inyección, el momento de encendido y para el reglaje de distribución variable.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor el motor sigue en funcionamiento. Sin embargo, deja de ser posible arrancarlo de nuevo. El reglaje de distribución variable se desactiva y el árbol de levas de admisión se mantiene en la "posición de retardo". Se produce una pérdida de par.

 

Unidad de mando de la mariposa de estrangulación con sensor de ángulo para mando de la mariposa
La unidad de mando de la mariposa de estrangulación con los sensores de ángulo para mando de la mariposa va instalada en el conducto de aspiración ante el colector de admisión.

Aplicaciones de la señal
Con las señales de los sensores de ángulo, la unidad de control del motor detecta la posición de la válvula de mariposa y la puede gestionar de forma correspondiente.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Por motivos de seguridad se implantan dos sensores y se procede a comparar sus señales. Si se avería uno de los sensores se desactivan subsistemas tales como el programador de velocidad de crucero. Si se averían ambos sensores se desactiva el mando de la mariposa y se limita el régimen del motor a 1.500 r.p.m..




Unidad de mando de la mariposa de regulación con potenciómetro para mariposa de regulación

El potenciómetro para mariposa de regulación se encuentra en la unidad de mando de la mariposa de regulación. Esta última se monta en el conducto de aspiración, detrás del filtro de aire.

Aplicaciones de la señal
Con ayuda del potenciómetro para mariposa de regulación, la unidad de control del motor detecta la posición momentánea de la mariposa de regulación. A raíz de ello, la unidad de control del motor puede colocar la mariposa de regulación en cualquier posición deseada.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal, la mariposa de regulación se mantiene continuamente abierta y ya no se conecta subsidiariamente el compresor.



Sensor de posición del pedal acelerador
Los dos sensores de posición del pedal acelerador forman parte del módulo pedal acelerador y funcionan sin contacto físico, como sensores inductivos.
Como dice su nombre, con las señales del sensor de posición del pedal acelerador se detecta la posición del pedal acelerador.

Aplicaciones de la señal
La unidad de control del motor emplea las señales para calcular la entrega de par deseada por el conductor. Por motivos de seguridad se implantan dos sensores, igual como se procede en el caso de la unidad de mando de la mariposa de estrangulación, y se comparan las señales de éstos.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal de uno o de ambos sensores se desactivan los componentes del área de confort (p. ej. el programador de velocidad de crucero, la regulación
del par de inercia del motor).

Avería de un sensor
Si se avería un sensor, el sistema pone primeramente en vigor la marcha al ralentí. Si dentro de un plazo específico de verificación en la posición de ralentí se
detecta la señal del segundo sensor se vuelve a posibilitar la marcha del vehículo. Si el conductor pide entrega de plena carga el sistema sólo aumenta el régimen lentamente.

Avería de ambos sensores
Si se averían ambos sensores el motor ya sólo funciona a régimen de ralentí acelerado (máx. 1.500 r.p.m.) y ya no reacciona a los gestos del pedal acelerador.

 

Sensor de posición del embrague
El sensor de posición del embrague va fijado por encastre elástico a la bomba de embrague. Se utiliza para detectar que está accionado el pedal de embrague.

Aplicaciones de la señal
Estando accionado el embrague ...

Arquitectura
La bomba va fijada con un cierre de mosquetón al bloque soporte. Al ser accionado el pedal de embrague, el empujador desplaza el émbolo en la bomba.
Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor de posición del embrague no funciona el programador de velocidad de crucero y pueden producirse sacudidas del motor durante el ciclo de cambio de marcha.

Sensor de posición del pedal de freno
El sensor de posición del pedal de freno va atornillado a la bomba de freno. Con éste se detecta si está accionado el pedal de freno.

Aplicaciones de la señal:
A través de la unidad de control de la red de a bordo se gestionan las luces de freno.
Por su parte, la unidad de control del motor impide que el vehículo pueda acelerar si se accionan al mismo tiempo los pedales de freno y acelerador.
A esos efectos se reduce la cantidad inyectada o se modifica el momento de encendido y la posición de la válvula de mariposa.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal de uno de los dos sensores se reduce la cantidad inyectada y el motor entrega una menor potencia. Aparte de ello se desactiva el programador
de velocidad de crucero.

Así funciona:
Al ser accionado el pedal de freno, la varilla de presión desplaza en la bomba el émbolo con anillo magnético (imán permanente). Por motivos de seguridad se implantan dos sensores Hall en el sensor de posición de pedal de freno.
En las explicaciones siguientes se procede de forma simplificada, describiendo solamente el sensor Hall 1 y la propagación de sus señales. Las señales del sensor 2 se propagan en sentido opuesto.

 

Sensor de presión del combustible
El sensor se encuentra por el lado del volante en el elemento inferior del colector de admisión y va atornillado en el tubo distribuidor de combustible. Mide la presión del combustible en el sistema de alta presión y transmite la señal a la unidad de control del motor.

Aplicaciones de la señal
La unidad de control del motor analiza las señales y, a través de la válvula reguladora para presión del combustible, se encarga de regular la presión en el tubo distribuidor de combustible.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería el sensor de presión del combustible se desactiva la válvula reguladora para presión del combustible, la electrobomba de combustible es excitada al máximo y el motor funciona con el combustible a la presión disponible. Esto hace que se reduzca drásticamente la entrega de par del motor.



Sensor de picado

El sensor de picado se atornilla al bloque motor por debajo del compresor. Con ayuda de la señal del sensor de picado se detecta la combustión detonante, de forma selectiva por cilindros.

Aplicaciones de la señal
Si se detecta una combustión detonante, en el cilindro afectado se modifica el ángulo de encendido hasta que deje de ocurrir el fenómeno de picado.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal del sensor de picado se "retrasa" el ángulo de encendido en todos los cilindros a un valor fijo. Esto conduce a un aumento del consumo de combustible, asociado a un descenso de potencia y par.

 

Sensor de temperatura del líquido refrigerante
Se encuentra en el distribuidor de líquido refrigerante. Mide la temperatura del líquido refrigerante y la reenvía a la unidad de control del motor.

Aplicaciones de la señal
La temperatura del líquido refrigerante se utiliza, entre otras cosas, para el cálculo de la cantidad a inyectar, el momento de encendido y para gestionar funciones de comportamiento dinámico.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta esta señal, la unidad de control del motor calcula una temperatura en función de la familia de características y la emplea para funciones específicas.


Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador
El sensor de temperatura del líquido refrigerante se monta en el tubo a la salida del radiador y mide allí la temperatura de salida del líquido refrigerante.

Aplicaciones de la señal
Por comparación de las señales procedentes del sensor de temperatura del líquido refrigerante y del sensor de temperatura del líquido refrigerante se lleva a cabo la gestión de los ventiladores del radiador.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal del sensor de temperatura del líquido refrigerante se utiliza como valor supletorio la temperatura del sensor de temperatura del líquido refrigerante.




Sonda lambda con calefacción de sonda

La sonda lambda ante el catalizador es una versión de señales a saltos. Esto resulta posible en virtud de que se puede trabajar con lambda 1 en casi todas las gamas operativas del motor. Se atornilla en el tubo de escape ante el catalizador cercano al motor. Con esta sonda se determina el contenido residual de oxígeno en los gas de escape antes de entrar en el catalizador. La calefacción de sonda lambda se encarga de que la sonda alcance muy rápidamente su temperatura operativa.

Aplicaciones de la señal
Con ayuda de la tensión de señal, la unidad de control del motor reconoce si el motor está funcionando con una mezcla de combustible y aire rica o pobre.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal se deja de efectuar la regulación lambda, se realiza un pilotaje de la cantidad inyectada, se bloquea la autoadaptación lambda y el
sistema del depósito de carbón activo pasa a la función de emergencia.

 

Sonda lambda postcatalizador con calefacción de sonda
Esta sonda lambda es asimismo una versión de señales a saltos. La calefacción de la sonda lambda se encarga de que la sonda alcance muy rápidamente su temperatura operativa.

Aplicaciones de la señal
La sonda lambda postcatalizador se utiliza para verificar el funcionamiento del catalizador.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal se deja de vigilar el funcionamiento del catalizador.




Potenciómetro para mariposa en el colector de admisión
Va fijado al elemento inferior del colector de admisión y es solidario con el eje de las mariposas en el colector de admisión. Detecta la posición de esas mariposas.

Aplicaciones de la señal
Es importante conocer la posición de las mariposas, porque la gestión de éstas influye sobre la corriente del aire en la cámara de combustión y sobre la masa de aire alimentada. La posición de las mariposas en el colector de admisión constituye por ello un factor de relevancia para la composición de los gases de escape y debe ser verificado por medio de la autodiagnosis.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal del potenciómetro se deja de detectar si están abiertas o cerradas las mariposas en el colector de admisión. Como valor supletorio el sistema supone una posición media de la mariposa y determina el ángulo de encendido que corresponde.
Esto provoca una pérdida de potencia y par y un aumento en el consumo del combustible.

 

Sensor de presión para servofreno
Se encuentra en el tubo entre el colector de admisión y el servofreno y se encarga de medir la presión en el servofreno.

Aplicaciones de la señal
Analizando la señal de tensión del sensor de presión, la unidad de control del motor se entera sobre si resulta suficiente la depresión para el funcionamiento del servofreno. Si la depresión es demasiado baja se desactiva p. ej. el climatizador. Debido a ello la válvula de mariposa cierra un poco más y aumenta la depresión.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal se conmuta a un valor de presión supeditado a una familia de características, con el cual se calcula entonces la función correspondiente.


Sensor de medición de corriente
El sensor de medición de corriente va instalado parte izquierda del vano motor sobre la caja eléctrica.
Se utiliza para registrar el desarrollo de la intensidad de corriente durante la excitación del acoplamiento electromagnético para el compresor.

Aplicaciones de la señal
Conociendo la corriente absorbida, la unidad de control del motor se encarga de regular la señal PWM (Pulse-Width Modulation), con la que excita el acoplamiento electromagnético, el cual cierra con suavidad a raíz de ello.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se ausenta la señal se deja de detectar el desarrollo de la intensidad de corriente y el acoplamiento electromagnético se conecta de un modo adverso confort.
Si se avería por completo el sensor de medición de corriente ya no se puede conectar subsidiariamente el compresor.

Circuito eléctrico

 

 

Actuadores

Relé de alimentación de corriente para Motronic
El relé de alimentación de corriente para Motronic se encuentra en la parte izquierda del vano motor sobre la caja eléctrica.

Misión
Con ayuda del relé de alimentación de corriente, la unidad de control del motor puede seguir ejecutando determinadas funciones después de la parada del motor (encendido desconectado) y trabaja en el modo de continuación activa postmarcha. En este modo operativo se calibran mutuamente, entre otras cosas, los sensores de presión, y se excitan las bobinas de encendido o los ventiladores del radiador.

Efectos en caso de avería
Si se avería el relé se deja de activar los sensores y actuadores correspondientes. El motor se para y no arranca de nuevo.

 

Bobinas de encendido 1 - 4 con etapas finales de potencia
Las bobinas de encendido con etapas finales de potencia asumen la función de hacer saltar la chispa en las bujías en el momento preciso para inflamar la mezcla de combustible y aire. El ángulo de encendido se gestiona de forma individual para cada cilindro. La bobina forma un conjunto con la etapa final de potencia y la bujía. Recibe la orden de encendido desde la unidad control del motor (ECU).

Efectos en caso de avería
Si se avería una bobina de encendido se desactiva la inyección en el cilindro afectado. Esto es posible, como máximo, para un solo cilindro.



Unidad de mando de la mariposa de estrangulación mando de la mariposa

La unidad de mando de la mariposa de estrangulación con el mando se encuentra en el conducto de aspiración ante el colector de admisión.

Misión
El mando de la mariposa es un motor eléctrico excitado por la unidad de control del motor (ECU). Se encarga de accionar la válvula de mariposa con ayuda de una reductora pequeña. El margen de reglaje funciona sin escalonamientos desde la posición de ralentí hasta la de plena carga.

Efectos en caso de avería
Si se avería el mando de la mariposa de estrangulación el sistema lleva la mariposa a la posición de marcha de emergencia. Ya sólo quedan disponibles las propiedades de marcha de emergencia y se desactivan las funciones de confort (p. ej. el programador de velocidad de crucero).

 

Unidad de mando de la mariposa de regulación con servomotor para reglaje de la mariposa
Esta unidad de mando se encuentra en el conducto de aspiración, detrás del filtro de aire.

Misión
El servomotor es excitado por la unidad de control del motor y acciona sin escalonamientos a la mariposa de regulación. Según la posición de la mariposa de regulación vuelve una mayor o menor cantidad de aire exterior precomprimido hacia el compresor mecánico. De esa forma se regula la presión de sobrealimentación después del compresor.

Efectos en caso de avería
Si se avería el servomotor el sistema lleva la mariposa de regulación a la posición de marcha de emergencia (abierta al máximo). Al mismo tiempo se suprime la activación del compresor. El compresor ya no genera presión de sobrealimentación.

 

Válvula para mariposa en el colector de admisión
La válvula se encuentra atornillada al manguito de aspiración detrás de la unidad de mando de la mariposa de regulación.

Misión
Se excita por medio de a unidad de control del motor y abre el paso del depósito de vacío hacia el actuador de vacío. A raíz de ello el actuador de vacío acciona las mariposas en el colector de admisión.

Efectos en caso de avería
Si se avería la válvula deja de ser posible regular la posición de las mariposas en el colector de admisión y éstas pasan a la posición abierta. Esto hace que la
calidad de la combustión decline.

 

Válvula para reglaje de distribución variable
Se monta en la carcasa de los árboles de levas y se encuentra integrada en el circuito de aceite del motor.

Misión
Con la excitación de la válvula de reglaje de distribución variable se distribuye el aceite en el variador celular de paletas. Según cuál sea el conducto de aceite liberado, el rotor interior se desplaza a la posición de "avance" o de "retardo" o bien se mantiene en la posición momentánea. En virtud de que el rotor interior es solidario con el árbol de levas de admisión, también el árbol modifica su posición relativa con este reglaje.

Efectos en caso de avería
Si se avería la válvula para reglaje de distribución variable ya no es posible regular el calado del árbol de levas de admisión y éste permanece en la posición
de "retardo". Se produce una pérdida de par.

 

Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación
La válvula electromagnético-neumática para limitación de la presión de sobrealimentación va atornillada a la válvula de retención para la desaireación del cárter del cigüeñal.

Misión
La electroválvula es excitada de forma periódica por la unidad de control del motor y se encarga de gestionar la presión de control en la caja manométrica para el turbocompresor de escape. De esa forma se acciona la válvula de descarga y se conduce una parte de los gases de escape evadiendo la turbina hacia el sistema de escape. Con ello se regula el rendimiento de la turbina y la presión de sobrealimentación.

Efectos en caso de avería
Si se avería la válvula queda aplicada la presión de sobrealimentación contra la caja manométrica. Esto hace que la presión de sobrealimentación disminuya y descienda con ello la potencia del motor.

 

La electroválvula de recirculación de aire para turbocompresor
Esta electroválvula va atornillada a la carcasa del turbocompresor.

Misión
La válvula de recirculación de aire para turbocompresor evita sonoridad y daños en la turbina de sobrealimentación en la fase de transición al régimen de deceleración. Al pasar a la fase de deceleración la turbina de sobrealimentación se halla todavía a altas revoluciones y sigue comprimiendo el aire. El aire comprimido es impulsado hacia la válvula de mariposa cerrada y reflejado en ésta. Vuelve al turbocompresor e incide en la turbina de sobrealimentación. Esto puede generar sonoridad. Para evitar este fenómeno se abre la válvula de recirculación de aire y se conecta en cortocircuito el lado aspirante con el impelente del
turbocompresor. La presión de sobrealimentación se degrada instantáneamente y se evitan flujos en retorno. Asimismo se evita que se produzca una presión acumulada en la carcasa del compresor y no se frena tan intensamente el régimen del turbocompresor.

Efectos en caso de avería
Si la válvula de recirculación de aire pierde estanqueidad se reduce la presión de sobrealimentación y con ella la potencia del motor. Si deja de ser posible accionar la válvula se genera sonoridad del turbocompresor en la fase de deceleración.

 

El acoplamiento electromagnético para compresor
Este acoplamiento funciona sin necesidades de mantenimiento y forma parte del módulo bomba de líquido refrigerante. Se utiliza para conectar subsidiariamente el compresor cuando es necesario.

Misión
El acoplamiento electromagnético es excitado por la unidad de control del motor en función de las necesidades. A raíz de ello el acoplamiento electromagnético cierra y establece una unión en arrastre de fuerza entre la polea de la bomba para líquido refrigerante y la polea del acoplamiento electromagnético para el compresor. El compresor es impulsado entonces a través del accionamiento de correa para el compresor.

Constitución
El acoplamiento electromagnético consta de:

 

Así funciona:

 

Unidad de control para bomba de combustible
La unidad de control se monta bajo la banqueta trasera en la cubierta de la electrobomba situada en el depósito de combustible.

Misión
La unidad de control para bomba de combustible recibe una señal de la unidad de control del motor y excita a raíz de ello la electrobomba de combustible por medio de una señal PWM (modulada en anchura de los impulsos). Regula la presión entre 0,5 y 5 bares en el sistema de baja presión del combustible. En las fases de arranque en caliente y arranque en frío aumenta la presión hasta 6,5 bares.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se avería la unidad de control para bomba de combustible no es posible el funcionamiento del motor.

 

Bomba de combustible
La electrobomba de combustible y el filtro están agrupados en la unidad de alimentación de combustible. La unidad de alimentación se encuentra en el depósito de combustible.

Misión
La bomba eléctrica alimenta el combustible en el sistema de baja presión hacia la bomba de alta presión. La excitación se realiza con una señal PWM procedente de la unidad de control para bomba de combustible. La bomba eléctrica eleva siempre la cantidad justa de combustible que el motor necesita en el momento.

Efectos en caso de avería
Si se avería la electrobomba de combustible no es posible el funcionamiento del motor.

 

Inyectores de alta presión
Los inyectores de alta presión van enchufados en la culata. Inyectan el combustible a alta presión directamente al interior del cilindro.

Misión
Los inyectores tienen que pulverizar adecuadamente e inyectar de forma específica el combustible en un tiempo muy breve. Así por ejemplo, en el modo operativo de calefacción del catalizador por doble inyección se inyecta dos veces el combustible. La primera vez se inyecta durante el ciclo de admisión y la segunda a unos 50° cig. antes del punto muerto, para calentar rápidamente así el catalizador.
En el modo homogéneo se inyecta el combustible durante el ciclo de admisión y se distribuye uniformemente en toda la cámara de combustión.

Inyector de taladros múltiples
El inyector de alta presión posee 6 taladros de salida del combustible. Los chorros de combustible están dispuestos pensando en evitar lo más posible que se
mojen componentes en la cámara de combustión y tratando de producir un reparto homogéneo de la mezcla de combustible y aire. La presión de inyección máxima es de 150 bares, para asegurar un buen acondicionamiento y una buena pulverización del combustible. También al funcionar la plena carga se tiene asegurado así que se inyecte la suficiente cantidad de combustible.

Efectos en caso de avería
Un inyector averiado se localiza a través de la detección de fallos de ignición/combustión y se lo deja de excitar.

 

Válvula reguladora de la presión del combustible
Esta válvula va adosada lateralmente a la bomba de combustible de alta presión. Asume la función de que en el tubo distribuidor de combustible esté disponible la cantidad de combustible necesaria y a la presión requerida.

Efectos en caso de avería
La válvula reguladora se encuentra abierta al no tener aplicada la corriente. Esto significa, que no se genera alta presión y que el motor funciona con la presión generada por la electrobomba de combustible. Debido a este fenómeno se reduce drásticamente la entrega de par.

 

La electroválvula para depósito de carbón activo
Esta electroválvula va fijada cerca de la unidad de mando de la mariposa de estrangulación.

Misión
La válvula es excitada con señales periodificadas y se encarga de desairear el depósito de carbón activo.
Los vapores de combustible pasan, según las condiciones dadas de la presión, detrás de la unidad de mando de la mariposa de estrangulación hacia el conducto de aspiración o bien pasan ante el turbocompresor de escape. Para aspirar los vapores de combustible que se encuentran en el depósito de carbón activo tiene que existir un determinado gradiente de presión. La válvula de retención se hace cargo de que no se impulse el aire hacia el depósito de carbón activo.

Efectos en caso de ausentarse la señal
Si se interrumpe la corriente, la válvula se mantiene cerrada. En ese caso deja de desairearse el depósito de combustible y pueden producirse olores de combustible.

 

Bomba para circulación de líquido refrigerante
Esta bomba se encuentra en la zona del catalizador de tres vías, en la parte izquierda del vano motor. Se conecta al retorno de líquido refrigerante que va desde la carcasa de distribución de líquido refrigerante hasta el radiador.

Misión
Después de la parada del motor pueden producirse fenómenos de sobrecalentamiento (generación de burbujas de vapor) debidos a un recalentamiento del líquido refrigerante en la zona del turbocompresor.
Para evitar esos fenómenos, la unidad de control del motor excita la bomba de circulación de líquido refrigerante durante 15 minutos como máximo.
Las condiciones para la bomba en el ciclo de circulación de líquido refrigerante resultan de las siguientes señales:

Efectos en caso de avería
Si se avería la bomba de circulación de líquido refrigerante deja de ser posible el ciclo de continuación postmarcha y se pueden producir efectos de sobrecalentamiento. En el sistema de autodiagnosis no se detectan averías de la bomba.

 

Esquema eléctrico de la gestión electrónica del motor

 


Links relacionados:

 

 

 

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